NASA popycha naukę do przodu razem ze swoim Cold Atom Lab, jednej z części ISS. Naukowcom udało się po raz pierwszy wykorzystać ultrazimne atomy do pomiaru subtelnych wibracji stacji, co jest bardzo ważnym osiągnięciem w badaniach nad wykorzystaniem technologii kwantowej w przestrzeni kosmicznej. Publikacja wyników eksperymentu w Nature Communications dokumentuje również najdłuższy dotąd czas demonstracji falowej natury atomów w stanie swobodnego spadku w kosmosie.
Zespół Cold Atom Lab przeprowadził pomiary, wykorzystując interferometr atomowy — urządzenie zdolne do precyzyjnego mierzenia sił takich jak grawitacja czy pola magnetyczne. Na Ziemi interferometria atomowa wspiera badania nad fundamentalnymi właściwościami grawitacji oraz rozwój zaawansowanych technologii nawigacyjnych. W warunkach mikrograwitacji, jakie panują na stacji kosmicznej, instrumenty te zyskują na czułości, co umożliwia dokładniejsze pomiary.
Do tej pory uważano, że tak czuły sprzęt nie będzie w stanie działać w przestrzeni kosmicznej bez stałej, praktycznej pomocy. Jednak Cold Atom Lab — sprzęt sterowany tylko z Ziemi, udowodnił, że nawet tak czułe i zaawansowane urządzenia mogą funkcjonować przez dłuższy czas bez ingerencji człowieka.
Precyzyjne pomiary grawitacyjne, które umożliwia interferometr atomowy, mogą znaleźć szerokie zastosowanie w badaniach kosmosu. Mogą one pomóc w analizie składu planet i księżyców w Układzie Słonecznym — ale nie tylko. Różnorodne materiały mają różną gęstość, co wpływa na emitowaną grawitację, a dokładne jej pomiary mogą ujawnić te subtelne różnice.
Istnieją już misje, które monitorują zmiany grawitacji na Ziemi — m.in. GRACE-FO, śledząc ruch wody i lodu. Interferometr atomowy mógłby jednak podnieść precyzję tych badań, dostarczając bardziej szczegółowych danych o zmianach masy powierzchniowej.
Interferometria atomowa może także pomóc w rozwikłaniu tajemnic kosmologii — w kolejce czekają m.in. ciemna materia i ciemna energia. Ciemna materia — niewidoczna dla nas — jest pięć razy bardziej powszechna we wszechświecie niż materia, którą możemy obserwować. Ciemna energia z kolei odpowiada za przyspieszającą ekspansję wszechświata. Testowanie teorii względności Einsteina w nowych warunkach dzięki tej technologii może przyczynić się do jeszcze istotniejszych odkryć.
Cold Atom Lab umieszczono na orbicie w 2018 roku — jest to laboratorium o rozmiarach... niewielkiej lodówki. Jego zadaniem jest prowadzenie badań kwantowych w warunkach mikrograwitacji. W laboratorium atomy są schładzane do temperatury bliskiej zeru absolutnemu, co umożliwia wytworzenie kondensatu Bosego-Einsteina – stanu materii, w którym atomy mają identyczne właściwości kwantowe.
W mikrograwitacji kondensat może osiągać niższe temperatury i utrzymywać się przez dłuższy czas, co daje naukowcom więcej możliwości. Interferometr natomiast umożliwia przeprowadzanie precyzyjnych pomiarów z wykorzystaniem właściwości kwantowych atomów. Interferometria, czyli już praktycznie pełna dziedzina ma zaś możliwości, by przynieść przełomowe odkrycia. Takie, które będą miały realny wpływ na przyszłość technologii kwantowych oraz nasze codzienne życie.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
